В норме адаптация кожи в ответ на механическую нагрузку делает её устойчивой к действию внешних сил. Кожа подвергается разрушению при воздействии больших динамических усилий компрессии и сдвига. В ответ на эти силы коллагеновые фибриллы увеличиваются в размерах, при этом их поперечное сечение остается неизменным. Ведущим изменением кожи в ответ на низкую нагрузку является как деградация одних фибрилл, так и образование других, новых фибрилл. Измерение толщины мягких тканей на подошвенной поверхности стопы с помощью УЗИ, твердость кожи с помощью дюрометра и подошвенного давления показывает, что на ранних стадиях заболевания имеет место уменьшение толщины кожи и увеличение твердости мягких тканей, что может повысить давление под стопой. До 10% людей с диабетом имеют язвы на ногах, которые могут появляться из-за незначительных царапин, порезов и инфицироваться. У больного с диабетической нейропатией повышенная нагрузка на стопу действует на поперечные связи волокон коллагена и может увеличить как толщину, так и твердость ткани. При язвообразовании давление под стопой, толщина и твердость кожи увеличиваются в области, где расположена язва по сравнению с участками без изъязвлений. Гистология подтверждает наличие утолщенного эпидермиса и указывает на вовлечение сосочкового слоя дермы. Коллагеновые волокна сосочковой дермы широкие, как и при натирании кожи, хотя у этих пациентов в анамнезе нет фактов трения твердых предметов о кожу. Для диабетических язв характерен длительный период заживления. Рис. 1. Гистологические срезы кожи фаланг пальцев пациента с диабетом. Утолщение эпидермиса и сосочкового слоя дермы с огрубением сосочкового дермального коллагена. Папулы, видимые при гистологии, соответствуют по размеру клиническим поражениям. (HuntleyA.)
Подкожный жир
У пациентов с диабетом описана атрофия жировой ткани на подошве в области пятки и передней части стопы. По сравнению с диабетиками в норме имеются более толстые жировые отложения на пятке и под головками первой и второй плюсневых костей. По данным МРТ имеется истончение и дистальное смещение жировых тел, которое вызвано контрактурой пальцев. Изменения в мягкотканном комплексе подошвы связаны с атрофией мышц и жировой ткани. Hsu и его коллеги исследовали влияние нагрузки и деформации жировой ткани в заднем отделе стопы в нагруженном и ненагруженном состояниях на препаратах с помощью электронной микроскопии и установили отклонение от нормальных параметров. Cheng с соавторами измеряли жесткость подкожного жирового слоя на стопе и установили, что у пациентов с диабетом жировые подушки имеют тенденцию к большей жесткости.
Сухожилия
По данным компьютерной томографии для оценки толщины подошвенного апоневроза и сухожилий подошвенной поверхности стопы у пациентов с нейропатией имеется более толстый подошвенный апоневроз (4,2 мм против 3,6 мм) и более толстое сухожилие сгибателя большого пальца (4,8 мм против 4,3 мм). При исследовании подошвенного апоневроза и ахиллова сухожилия с помощью УЗИ у пациентов с диабетом и язвой стопы наблюдается тенденция к увеличению толщины обеих структур по мере прогрессирования диабета. При изучении ходьбы отмечено увеличение реакции опоры в ходьбе. У пациентов с язвами стопы и нейропатией вертикальный и медиолатеральный компоненты реакции опоры больше, чем у здоровых. Повышено время нагрузки на стопу, что связано со снижением темпа ходьбы.
Мышечная ригидность
С мышечной жесткостью связано замедление мышечной активации, слабость, атрофия мышц, что влечет за собой утолщение сухожилий и ограничение движений в суставах стопы. Пассивная мышечная жесткость связана с сопротивлением мышцы растяжению, которое влияет на пассивное и активное напряжение мускулатуры. Пациенты с диабетом изменяют жесткость мускулатуры бедер и голеней во время ходьбы и прыжков. Модуляция жесткости околосуставных мышц голеностопного сустава является механизмом для контроля над жесткостью суставов нижних конечностей. У больных диабетом жесткость коленного сустава увеличивается в 1,7 раза, что не влияет на общую жесткость всех сочленений. Salsich и коллеги исследовали жесткость голеностопного сустава, активный и пассивный крутящий момент у пациентов с нейропатией. У пациентов с диабетом есть положительная связь между всеми параметрами крутящего момента подошвенных сгибателей и концентрическим пиковым крутящим моментом, что позволяет предположить вклад мышечных структур как в силу мышц, так и в жесткость сочленений. Пациенты с нейропатией используют пассивный крутящий момент для увеличения общего выходного крутящего момента. Снижение концентрического пикового момента подошвенного сгибателя на одну треть приводит к неустойчивости, когда ОЦМ оказывается смещенным впереди оси голеностопного сустава. Salsich с коллегами не обнаружил корреляции между пассивной жесткостью и амплитудой движений. По данным авторов, мышечная сила и чувствительность могут быть связаны с движениями в голеностопном суставе. Пассивная жесткость влияет на скорость ходьбы, что связано с использованием туторов для голени у больных диабетом.
Костные изменения
Мнения исследователей по поводу минеральной плотности кости (МПК) зависят от места исследования этого показателя. У женщин с диабетом имеются разные показатели МПК по сравнению со здоровыми людьми. Sinacore обнаружил снижение МПК в пяточной кости. У пациентов с диабетической нейропатией МПК пяточной кости на 13% ниже, чем в норме. У больных с деформацией МПК пяточной кости на 16% ниже по сравнению со стопой без деформации. Рис. 2. Рентгенограммы стопы в фасной (а) и боковой (b) проекции. Разрушение костей в суставе Лисфранка с подвывихом (обозначено стрелками)
Подвижность в суставах
Уменьшена амплитуда движения в первом плюснефаланговом суставе до 35° по сравнению с 62° в норме, или до 55° против 100° в норме по расчетам Giacomozzi.
Значительное снижено разгибание в голеностопном и первом плюснефаланговом суставах у пациентов с диабетом, примерно на 2-3°. По данным Delbridgeet снижена подвижность подтаранного сустава в положении лежа.
Давление под стопой
Существуют разные точки зрения относительно роли нарушения давления под стопой на образование язв на коже стопы у больных диабетом. При диабетической стопе описано нарушение распределения давления по подошве стопы и высокое давление, как предвестники язвы стопы. В то же время существует ряд исследований, где указывают на то, что связь между нагрузкой на стопу и изъязвлением не является определяющей. У диабетиков с развивающимися язвами стопы, суммарная нагрузка, по-видимому, меньше, чем у тех, у кого язвы стопы не развиваются. Пациенты с более вариативным нагружением имеют более высокую вероятность развития язвы стопы. Клинический опыт свидетельствуют о том, что стратегия снижения давления сама по себе не является эффективной и не дает эффекта для предотвращения рецидива язвы. У диабетиков пиковое давление не является однозначным предиктором нарушения целостности кожи стопы. Lavery и коллеги исследовали пороговые значения пикового давления у пациентов с изъязвлениями в течение двух лет. У 16% пациентов развилась язва стопы. Пороговым давлением считается 87,5 Н/см2. Пиковое давление для развития язвы имеет чувствительность 64% и специфичность 46%. Stess и коллеги обнаружили, что у пациентов с язвой регистрируется более высокое пиковое давление в отдельных участках передней части стопы под головками плюсневых костей, чем в норме. Для пациентов с язвой характерен больший вес, что негативно влияет на распределение нагрузки по стопе. Пациенты с язвой в анамнезе значительно менее активны, чем здоровые люди и их суммарная ежедневная нагрузка на 41% меньше, чем у людей с целой кожей (Muеller). Veves и коллеги сообщили, что на протяжении двух с половиной лет локализация язвы совпадает с участком пикового давления у 38% пациентов. Mueller и коллеги изучали градиент давления на стопе как возможный предиктор язвы стопы. Градиент давления определяют, как изменение подошвенного давления на поверхности стопы вокруг места пикового давления. При нейропатии отношение пикового давления в передней части стопы к задней части стопы составляет 1,48, в то время, как отношение градиента давления в передней части стопы к задней части стопы, равняется 2,84. На пиковое давление приходится 57% дисперсии градиента давления в задней части стопы и только 35% дисперсии в передней части стопы. Авторы пришли к выводу, что, помимо пикового давления, градиент давления предоставляет ценную информацию для диагностики осложнений диабета. Максимальное пиковое напряжение сдвига значительно выше и ближе к поверхности в передней части стопы по сравнению с её задней частью. Обнаружена корреляция между пиковым максимальным напряжением сдвига, пиковым градиентом давления и пиковым давлением. Отрицательная корреляция существует между глубиной пикового максимального напряжения сдвига, пиковым градиентом давления и пиковым давлением. У этих пациентов язва стопы развивается в 8% случаев. Согласно исследованиям Mueller, у пациентов с язвой стопы, по сравнению с нормой, уровень физической активности ниже на 1/3 и имеет более высокую вариативность до того времени, когда на стопе образуется язва. Коэффициент вариативности при язве за 2 недели до появления кожного дефекта в два раза выше, чем у пациентов с нейропатией без язвы. Исследователи сходятся на том, что не существует определенного порога давления под стопой, который свидетельствует о риске появления язвы стопы. Давление трудно интерпретировать из-за действия такого фактора, как интенсивность и скорость ходьбы. После операции закрытия язвы нагрузка и величина подошвенного давления становится выше, а также увеличивается скорость ходьбы, что является признаком выздоровления. Рост давления является показателем улучшения функции стопы после вмешательства. При этом повышение скорости приводит к росту давления, что неправильно трактуется, как негативный показатель для больного диабетом. Пациенты, перенесшие реконструктивную хирургию стопы, могут увеличить скорость передвижения в результате роста устойчивости, что придает им уверенность и делает ходьбу эффективной. Рост давления является позитивным показателем, который свидетельствует об успехе хирургической операции. В отличие от послеоперационных изменений, у диабетика без операции возросшее давление может увеличить риск язвообразования. Najafi и коллеги предложили альтернативный параметр, который не зависит от скорости ходьбы и может использоваться для оценки нагрузки на стопу при ходьбе. Это коэффициент регрессии, который основан на анализе модели статистического распределения подошвенного давления, а не пространственного распределения подошвенной нагрузки. Продолжительность стояния нормализуется с использованием схемы нормализации временной шкалы. Чтобы проверить, было ли статистическое распределение подошвенного давления нормальным, индивидуальная кривая нормального распределения сравнивается с фактическим распределением подошвенного давления, которое измеряют через определенные промежутки времени. Метод дает представление о том, насколько близко распределение давления у данного пациента к нормальному распределению. Значение коэффициента регрессии может находиться в диапазоне от минус 1 до плюс 1. При положительном увеличении показателя возрастает сходство между фактическим и нормализованным распределениями давления. Значение коэффициента не зависит от скорости движения и при увеличении скорости на 1/3 коэффициент регрессии не изменяется.
Сдвиг тканей
Смещение тканей причастно к развитию язв стопы. Высокое напряжение сдвига вокруг костных выступов, которое сопровождается язвой стопы, описано при остеомиелите. Ledermann и коллеги исследовали пациентов диабетом с подозрением на остеомиелит путем МРТ и биопсии тканей. Наибольший сдвиг имеется под первым и пятым плюснефаланговыми суставами, а также под большим пальцем. Обнаружено, что при нейропатии пик сдвига совпадает с пиком давления у половина пациентов. Ошибка в местоположении пиков варьирует от 2,2 до 3,1 см, диапазон ошибки составлял 15 -19%. При изучении локализации пикового давления и пикового сдвига Yavuz и коллеги установили, что у пациентов с нейропатией в 20% случаев наблюдается пиковое давление и пик сдвига в одном и том же месте, а у 60% разница в расстоянии показателей превышает 2,5 см.
Температура
Высокая температура свидетельствует о воспалении. У больных диабетом повышение температуры кожи является маркером вялотекущего воспаления конечности, на которой снижена чувствительность. Термометрия в домашних условиях демонстрирует эффективность в предотвращении рецидивов изъязвлений кожи. Исследования с помощью термометра ориентируют пациента и врача в отношении воспалительных изменений, которые имеют место до того, как произойдет явное изъязвление кожи. Регулярная термометрия дает уменьшение повторных изъязвлений от 4 до 10 раз, что превышает эффект от ортопедических стелек и обуви, которые снижают давление под стопой. У людей с изъязвлениями разница температуры в месте будущего дефекта за неделю до образования язвы в 4,8 раза больше, чем у людей, не имеющих язвы. Если разница температур между участками на стопе составляет более 3°, пациентам рекомендуется снизить уровень активности, что делает ниже вероятность повреждения кожи. Пациенты, которые проводят термометрию, в 10 раз менее склонны к развитию осложнений диабета. Рис. 3. Симметричное распределение температуры у здорового (слева) и асимметричное у больного диабетом (справа) (Muralidhara S.)
Обувь
У диабетиков, которые используют ортопедические стельки с контактом на всю стопу и обувь с рокерной подошвой описано умеренное снижение давления под стопой. Рецидив язвы у этих пациентов в течение полутора лет наступает в 26 - 42% случаев. По данным исследователей это объясняется нарушением режима, т.е. отсутствием желания у пациентов носить специальную обувь. Пациенты рассматривают свой дом как относительно безопасную зону, где нет необходимости носить предписанную обувь, несмотря на то, что половину времени они проводят внутри помещения.
Применение в клинике
Практическими выводами для больных диабетом является профилактика язв и предупреждение развития артропатии Шарко. Основными факторами профилактики диабета являются контроль над ходьбой, тестирование на нарушение чувствительности и мониторинг воспалительных изменений методом термометрии. Физические упражнения могут изменить течение нейропатии и улучшить равновесие тела. Нарушение работы суставов возможно, если пациент бесконтрольно использует лонгеты, стоподержатели или ортезы голени. Ортопедические средства рекомендуют применять с осторожностью. Улучшение ходьбы обеспечивают обувью с рокерной подошвой и обувью со стельками в сочетании с постоянным уходом за стопой. Пациенты с рецидивом язвы получают диабетическую обувь, в которой используются материалы, позволяющие уменьшить сдвиг кожи на стопе и давление под стопой. Обучение пациента на курсах по диабетической стопе может предотвратить повторное изъязвление кожи. Уход за ногами, термометрия, усиленное наблюдение за стопами, регулярное увлажнение кожи, описаны как методы, которые способны предотвратить нейропатию и язвы.
ЛИТЕРАТУРА
Huntley A. The Skin and Diabetes Mellitus. Dermatology Online Journal, 1995, V 1, N 2
Muralidhara S, Lucieri A, Dengel A, Ahmed S. Holistic multi-class classification & grading of diabetic foot ulcerations from plantar thermal images using deep learning. Health Information Science and Systems, 2022. v. 10, Article 21
Мицкевич В.А. травматолог-ортопед, доктор мед. наук
